DE1297715B - Loop antenna with a core of highly permeable material for use as a receiving antenna in a lossy medium - Google Patents
Loop antenna with a core of highly permeable material for use as a receiving antenna in a lossy mediumInfo
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Description
1 21 2
Die Erfindung betrifft eine Rahmenantenne mit Rahmenantenne umgebenden Ringteile einen ge-The invention relates to a loop antenna with ring parts surrounding the loop antenna a ge
einem Kern hochpermeablen Materials zur Verwen- schlossenen magnetischen Kreis bilden, so daß dera core of highly permeable material to form the used magnetic circuit, so that the
dung als Empfangsantenne in einem verlustbehafteten Sekundärfluß der Rahmenantenne sich über diesendung as a receiving antenna in a lossy secondary flow of the loop antenna over this
Medium. Die Antenne soll beispielsweise als Unter- Kreis schließen könnte, so würde die RahmenantenneMedium. The antenna should, for example, be able to close as a sub-circle, as would the loop antenna
wasserantenne zum Einsatz kommen. 5 hinsichtlich ihrer Energieaufnahme und Güte ver-water antenna are used. 5 with regard to their energy absorption and quality
Aus der deutschen Patentschrift 1 067 087 ist es schüchtert. Es ergibt sich damit zwangläufig, daß dieIt is intimidating from German patent specification 1,067,087. It follows inevitably that the
bekannt, daß man Rahmenantennen mit einem hoch- Spalte zwischen den Kernteilen die Bildung eines ge-known that loop antennas with a high-gap between the core parts the formation of a
permeablen Kern als Unterwasserantennen für Emp- schlossenen magnetischen Kreises verhindern sollen,permeable core as underwater antennas for closed magnetic circuit are to prevent,
fangs- und Peilzwecke benutzen kann. Insbesondere Es ist weiterhin bei einer Antenne mit ferromagne-can use catching and direction finding purposes. In particular, it is still used in an antenna with ferromagnetic
lange Wellen dringen in das Wasser ein. Sie können io tischem Kern bereits bekannt, die Enden des ferro-long waves penetrate the water. You can already know the io tic core, the ends of the ferro-
bis zu einer nicht zu großen Wassertiefe von der magnetischen Kerns über zusätzliche Kernteile zuup to a not too great water depth from the magnetic core via additional core parts
Empfangsantenne aufgefaßt werden. Um die Antenne verbinden (deutsche Patentschrift 426 944). EineReceiving antenna. To connect the antenna (German Patent 426 944). One
möglichst weit unter Wasser betreiben zu können, ist Schließung des magnetischen Sekundärflusses überTo be able to operate as far under water as possible, the closure of the secondary magnetic flux is about
es wichtig, daß die Antenne eine hohe Empfindlich- diese zusätzlichen Kernteile kann hier jedoch nichtIt is important that the antenna has a high sensitivity - these additional core parts cannot, however
keit aufweist. 15 erfolgen, da an den Enden des eigentlichen ferro-has the ability. 15, because at the ends of the actual ferro-
Die Empfindlichkeit der bekannten Antennen mit magnetischen Kerns Kurzschlußwicklungen vorge-The sensitivity of the known antennas with magnetic core short-circuit windings is
hochpermeablem Kern ist nicht sehr groß, und zwar sehen sind, die dort den magnetischen Fluß zu NullHighly permeable core is not very large, and you can see that the magnetic flux there is zero
deshalb, weil die Antenne durch das sie umgebende machen.this is because the antenna will make through what is surrounding it.
Wasser bedämpft wird. Hierdurch ergibt sich für die Es ist auch möglich, mehrere erfindungsgemäßWater is steamed. This results in the It is also possible to use several according to the invention
Antenne ein relativ hoher ohmscher Innenwider- 20 ausgebildete Rahmenantennen vorzusehen und dieAntenna to provide a relatively high ohmic internal resistance 20 trained loop antennas and the
stand R. Die Empfindlichkeit der Antenne ist durch Wicklungen dieser Rahmenantennen parallel oder instand R. The sensitivity of the antenna is due to the windings of these loop antennas in parallel or in
, . j , U , .. . , . rr j. , Reihe zu schalten. Zur Verringerung des Antennen-,. j, U , ... ,. rr j. To connect in series. To reduce the antenna
den Ausdruck^ bestimmt, wobei U die von der volumens ^ es jedoch ^ ^ ^ ^^ ^the expression ^ determines, where U is that of the volumens ^ es ^ ^ ^ ^^ ^
Antenne aufgenommene Nutzspannung ist. Die Kernteil vorzusehen, das die Kerne mehrerer Wick-Usable voltage absorbed by the antenna. To provide the core part that the cores of several winding
Rauschspannung am Empfängereingang der Antenne 25 hingen zu einer weitgehend geschlossenen Form er-Noise voltage at the receiver input of antenna 25 was largely closed.
ist proportional YR. Damit tritt bei einem relativ gänzt.is proportional to YR. This occurs with a relatively large amount.
großen Innenwiderstand eine große Rauschspannung Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kerns auf, die das Signal- zu Rauschverhältnis und damit werden von dem zu empfangenen Sender herrührende die Empfindlichkeit der Antenne verschlechtert. Der Feldlinien auch in dem Kernteil gesammelt, das die hohe Innenwiderstand kommt dabei dadurch zu- 30 Wicklung der Antenne nicht durchsetzt. Hierdurch stände, daß die durch den Strom in der Antennen- kommt eine gewisse Verringerung der Empfangswicklung erzeugten Feldlinien im Wasser, also im energie, also eine Verkleinerung der Empfangsspanverlustbehafteten Medium, verlaufen. nung U zustande. Dieser Erscheinung kann man ge-large internal resistance a large noise voltage When the core is designed according to the invention, the signal-to-noise ratio and thus the sensitivity of the antenna resulting from the transmitter to be received are impaired. The field lines are also collected in the core part, which prevents the high internal resistance from penetrating the antenna. This would mean that the field lines generated by the current in the antenna, a certain reduction in the receiving winding, would run in the water, that is, in the energy, that is, a reduction in the receiving chip loss-afflicted medium. tion U comes about. This phenomenon can be
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe maß einer Weiterbildung der Erfindung in an sichThe object on which the invention is based measured a further development of the invention in itself
besteht darin, die bekannten Unterwasserantennen 35 bekannter Weise (französische Patentschrift 1070 595)consists in using the known underwater antennas 35 in a known manner (French patent specification 1070 595)
hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit zu verbessern, und dadurch entgegenwirken, daß man dem geschlossenenin terms of their sensitivity to improve, and thereby counteract that one of the closed
zwar dadurch, daß der Innenwiderstand R der An- Kern senkrecht zur Achsrichtung der Antenne einein that the internal resistance R of the core is perpendicular to the axial direction of the antenna
tenne herabgesetzt wird. große Ausdehnung gibt. Man muß bei der Breiten-threshing floor is lowered. great expansion there. One must with the latitude
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, bemessung lediglich darauf achten, daß der wesent-To solve this problem, it is proposed that the dimensioning only ensure that the essential
dem hochpermeablen Kern der Antenne eine solche 40 liehe Teil des von der Antennenwicklung erzeugtenthe highly permeable core of the antenna such 40 borrowed part of the generated by the antenna winding
Form zu geben, daß der wesentliche Teil des von Flusses in dem im wesentlichen geschlossenen KernTo give shape that the essential part of the flow in the essentially closed core
dem die Wicklung der Rahmenantenne durchfließen- verläuft. Den gleichen Effekt kann man auch dadurchthrough which the winding of the loop antenna runs. The same effect can also be achieved through this
den Strom erzeugten magnetischen Flusses wenigstens erzielen, daß man an dem geschlossenen Kern senk-achieve the current generated magnetic flux at least that one lowering on the closed core
nahezu auf seinem gesamten Weg im Kern verläuft. recht zur Richtung der Achse der Rahmenantenneruns in the core almost all of its way. right to the direction of the axis of the loop antenna
Vorzugsweise wird ein Kern verwendet, der eine 45 liegende, die Breite der Rahmenantenne überragendePreferably, a core is used which has a 45 lying and protruding beyond the width of the loop antenna
völlig in sich geschlossene Form aufweist. Der Kern Kernteile anbringt. Diese Teile werden vorzugsweisehas a completely self-contained form. The core attaches core parts. These parts are preferred
kann also z. B. als Ring ausgebildet sein. Es ist je- an den Stirnseiten der Rahmenantenne angebracht,so can z. B. be designed as a ring. It is attached to each end of the loop antenna,
doch auch möglich, einen nur nahezu in" sich ge- In der Zeichnung sind einige AusführungsbeispieleHowever, it is also possible to have an almost self-contained In the drawing are some exemplary embodiments
schlossenen Kern zu benutzen, also einen Kern, der der erfindungsgemäßen Antenne dargestellt. Beimto use closed core, that is, a core that is represented by the antenna according to the invention. At the
einen oder mehrere kleine Luftspalte aufweist. Wenn 50 Ausführungsbeispiel der F i g. 1 wird der im wesent-has one or more small air gaps. If the embodiment of FIG. 1 is the essentially
nämlich der Luftspalt oder die Luftspalte nicht zu liehen geschlossene Kern durch vier stabförmigenamely the air gap or the air gap not to borrow closed core by four rod-shaped
groß werden, ist ebenfalls gewährleistet, daß die Feld- Kernteile 1 bis 4 gebildet. Auf dem Kernteil 4 ist diebecome large, it is also ensured that the field core parts 1 to 4 are formed. On the core part 4 is the
linien sich im Luftspalt nicht stark ausbeulen, also Antennenwicklung 5 aufgebracht. Die Antennen-lines do not bulge out significantly in the air gap, i.e. antenna winding 5 is applied. The antenna
noch im Antennengehäuse verlaufen. An Stelle eines spannung wird an den Klemmen 6 und 7 ausge-still run in the antenna housing. Instead of a voltage, terminals 6 and 7 are
relativ teuren ringförmigen Kerns wird man im all- 55 koppelt. Während die Kernteile 1 und 2, 3 und 4A relatively expensive ring-shaped core is generally coupled. While the core parts 1 and 2, 3 and 4
gemeinen einen Kern rechteckigen Querschnitts ver- sowie 4 und 1 unmittelbar aneinander anschließen,common one core with a rectangular cross-section and connect 4 and 1 directly to one another,
wenden, der aus mehreren stabförmigen Kernteilen ist zwischen den Kernteilen 2 und 3 ein Luftspalt 8turn, which consists of several rod-shaped core parts is an air gap 8 between the core parts 2 and 3
zusammengesetzt ist. vorgesehen, dessen Größe jedoch so klein ist, daßis composed. provided, but its size is so small that
Es ist bereits eine als Empfangsantenne ausge- die magnetischen Feldlinien sich im Luftspalt kaum nutzte Rahmenantenne bekannt (USA.-Patentschrift 60 ausbeulen. Bei dieser Ausbildung des Kerns verläuft 2 804 617), bei der der Kern ebenfalls eine geschlos- also nahezu der gesamte, durch den Strom in der sene Form aufzuweisen scheint. Diese Antenne ist Wicklung 5 erzeugte magnetische Fluß nahezu auf nicht für Empfang im verlustbehafteten Medium seinem gesamten Weg (mit Ausnahme des Luftvorgesehen. Der aus einzelnen getrennten Kernteilen spalts 8) innerhalb des aus den Kernteilen 1 bis 4 bestehende, die Rahmenantenne umgebende Ring hat 65 gebildeten Kerns.There is already one designed as a receiving antenna - the magnetic field lines hardly move in the air gap used loop antenna known (USA. patent specification 60 bulge. With this training the core runs 2 804 617), in which the core is also closed - i.e. almost the entire one, through the current in the seems to have its own shape. This antenna is winding 5 generated magnetic flux almost on not intended for reception in the lossy medium its entire path (with the exception of the air. The gap 8 made up of individual separate core parts) within the core parts 1 to 4 existing ring surrounding the loop antenna has 65 formed core.
die Aufgabe, in jeder beliebigen Stellung der Rahmen- Beim Ausführungbeispiel der Fig. 2 weist der antenne deren Enden zum Zwecke der Erhöhung der erfindungsgemäß ausgebildete Kern 9 der Rahmen-Antennenaufnahme zu verdicken. Würden die die antenne eine ringförmige Form auf. Auf ihm ist diethe task, in any position of the frame. In the embodiment of FIG antenna the ends of which for the purpose of increasing the core 9 of the frame antenna receptacle designed according to the invention to thicken. The antenna would have an annular shape. It's on him
Wicklung 5 aufgebracht. Der Kern hat bei diesem Ausführungsbeispiel eine völlig in sich geschlossene Form. Auch hier verläuft der durch den Strom in der Wicklung 5 erzeugte magnetische Fluß nahezu vollständig innerhalb des Kerns 9.Winding 5 applied. In this embodiment, the core is completely self-contained Shape. Here, too, the magnetic flux generated by the current in the winding 5 almost runs completely within the core 9.
Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 3 sind zwei Wicklungen 5 σ und Sb vorgesehen, die mit ihren Klemmen6α, Ία und 6b, Ib in Reihe oder parallel geschaltet werden können. Bei dieser Ausführungsform ist der in sich geschlossene Kern durch stab- förmige Kernteile 10,11,12, 13 und 14 gebildet. Der durch den Strom in der Wicklung 5 α erzeugte magnetische Fluß verläuft hier im Kernteil 11, in der unteren Hälfte des Kernteils 12, im Kernteil 14 und in der unteren Hälfte des Kernteils 10. Andererseits verläuft der durch die Wicklung 5 b hervorgerufene magnetische Fluß im Kernteil 13, im oberen Teil des Kernteils 10, im Kernteil 14 und im oberen Teil des Kernteils 12. Im Kernteil 14 überlagern sich also die durch Strom in den Wicklungen 5 a und Sb erzeugten Flüsse. Aus diesem Grunde weist dieses Kernteil einen größeren Querschnitt auf. Auch wenn mehr als zwei Wicklungen (5 a und Sb) vorgesehen sind, kommt man mit einem gemeinsamen Kernteil (14), in dem sich die Flüsse überlagern, aus.In the embodiment of FIG. 3 two windings 5 σ and Sb are provided, which can be connected in series or in parallel with their terminals 6α, Ία and 6b, Ib. In this embodiment, the self-contained core is formed by rod-shaped core parts 10, 11, 12, 13 and 14. The magnetic flux generated by the current in the winding 5 α runs here in the core part 11, in the lower half of the core part 12, in the core part 14 and in the lower half of the core part 10. On the other hand, the magnetic flux caused by the winding 5 b runs in Core part 13, in the upper part of the core part 10, in the core part 14 and in the upper part of the core part 12. In the core part 14, the fluxes generated by the current in the windings 5a and 5b are superimposed. For this reason, this core part has a larger cross section. Even if more than two windings (5 a and 5 b) are provided, a common core part (14) in which the fluxes overlap is sufficient.
Wie bereits oben erwähnt, wird bei der Empfangsantenne gemäß F i g. 1 die an den Klemmen 6 und 7 abzugreifende Spannung durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Kerns etwas verkleinert. Dies kommt dadurch zustande, daß von dem zu empfangenden Sender herrührende Feldlinien durch das Kernteil 2 verlaufen und somit nichts zur Erzeugung der Antennenspannung beitragen. Dem kann man entgegenwirken, daß man den Abstand b zwischen den Kernteilen 2 und 4 und damit auch die Länge der Kernteile 1 und 3 vergrößert. Damit wird auch die Zahl der von dem Kern gemäß F i g. 1 erfaßten Nutzfeldlinien vergrößert. Der Abstand b kann jedoch nicht beliebig groß gemacht werden, da sonst der magnetische Fluß nicht mehr zu seinem wesentlichen Teil innerhalb des aus den Kernteilen 1, 2, 3 und 4 gebildeten Kerns verläuft. Eine derartige Beschränkung besteht beim Ausführungsbeispiel der F i g. 4 nicht. Dort wird der eine in sich geschlossene Form aufweisende Kern durch die Kernteile 1, 2, 3 und 4 gebildet, wobei von den Kernteilen 1 und 3 nur die mittleren Teile ausgenutzt werden. Zur Vergrößerung der an den Klemmen 6 und 7 abgreifbaren Spannung sind die Kernteile 1 und 3 langer ausgebildet, als zur Erzielung einer geschlossenen Kernform notwendig. Beide Kernteile 1 und 3 ragen über die Antennenbreite hinaus. Durch diese langer ausgebildeten Kernteile 1 und 3 werden zusätzliche Feldlinien der erfindungsgemäßen Antenne zugeführt. Damit wird die Antennenspannung an den Klemmen 6 und 7 wieder erhöht. Es ist ohne weiteres möglich, durch diese Maßnahme die Antennenspannung wieder auf die Größe zu bringen, die man bei Verwendung lediglich eines Kernteiles 4, also bei Verwendung der bekannten Antenne an den Klemmen der Wicklung abgreifen würde. Bei der erfindungsgemäßen Antenne wird jedoch der Innenwiderstand der Antenne R im Wasser wesentlich verkleinert. Eine Verkleinerung um den Faktor 1/5 kann ohne weiteres erreicht werden. Unter Voraussetzung, daß die Antennenspannung U, wie oben gezeigt, wieder auf den Wert gebracht wurde, der bei der bekannten Antenne erzielbar ist, erhält man bei der erfindungsgemäßen Antenne eine Verbesserung der Empfindlichkeit um den Faktor ]/5, also eine deutliche Verbesserung.As already mentioned above, in the case of the receiving antenna according to FIG. 1 the voltage to be tapped off at terminals 6 and 7 is somewhat reduced by the design of the core according to the invention. This is due to the fact that field lines originating from the transmitter to be received run through the core part 2 and thus do not contribute anything to the generation of the antenna voltage. This can be counteracted by increasing the distance b between the core parts 2 and 4 and thus also the length of the core parts 1 and 3. Thus, the number of the core according to FIG. 1 recorded useful field lines enlarged. However, the distance b cannot be made arbitrarily large, since otherwise the magnetic flux no longer runs for its essential part within the core formed from the core parts 1, 2, 3 and 4. Such a restriction exists in the embodiment of FIG. 4 not. There the core, which has a self-contained shape, is formed by the core parts 1, 2, 3 and 4, with only the central parts of the core parts 1 and 3 being used. To increase the voltage that can be tapped at terminals 6 and 7, core parts 1 and 3 are designed to be longer than necessary to achieve a closed core shape. Both core parts 1 and 3 protrude beyond the width of the antenna. Through these long core parts 1 and 3, additional field lines are fed to the antenna according to the invention. This increases the antenna voltage at terminals 6 and 7 again. It is easily possible by this measure to bring the antenna voltage back to the size that would be tapped at the terminals of the winding when using only one core part 4, that is to say when using the known antenna. In the antenna according to the invention, however, the internal resistance of the antenna R in the water is significantly reduced. A reduction by a factor of 1/5 can easily be achieved. Provided that the antenna voltage U, as shown above, has been brought back to the value that can be achieved with the known antenna, the antenna according to the invention provides an improvement in sensitivity by a factor of] / 5, that is to say a significant improvement.
Das Einfügen eines Luftspalts 8 (Fig. 1) in das parallel zum Kernteil 4 mit der Wicklung 5 verlaufende Kernteil 2 bewirkt eine Erhöhung der Spannung U sowie eine Gütenverbesserung. Zur Erzielung des gleichen Effekts kann man auch das Kernteil 2 und eventuell auch die Kernteile 1 und 3 gegenüber dem Kernteil 4 aus einem Material geringerer Permeabilität (z. B. 500) herstellen.The insertion of an air gap 8 (FIG. 1) in the core part 2 running parallel to the core part 4 with the winding 5 causes an increase in the voltage U and an improvement in quality. To achieve the same effect, the core part 2 and possibly also the core parts 1 and 3 with respect to the core part 4 can be produced from a material of lower permeability (e.g. 500).
Claims (4)
Priority Applications (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| DE1297715B true DE1297715B (en) | 1969-06-19 |
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ID=7558346
Family Applications (1)
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| DE1967T0034221 Withdrawn DE1297715B (en) | 1967-06-29 | 1967-06-29 | Loop antenna with a core of highly permeable material for use as a receiving antenna in a lossy medium |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E771 | Valid patent as to the heymanns-index 1977, willingness to grant licences | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |